ساخت شیشه‌ای که از الماس هم سخت‌تر است!

به گزارش شهرآرانیوز - به زودی زمان خداحافظی با قاب‌های حجیم تلفن همراه فرا می‌رسد، زیرا دانشمندان موفق شدند به فرمول ساخت شیشه‌ای سخت‌تر از الماس طبیعی دست یابند.

این ماده موسوم به شیشه کربنی بالاترین رسانایی حرارتی را در میان تمام شیشه‌های شناخته شده داراست و از سوی محققان دانشگاه جیلین چین ساخته شده است. آن‌ها این شیشه را با قرار دادن توپ‌های باکی تحت فشار و دمای شدید ایجاد کرده اند.

توپ باکی، یک مولکول کروی با فرمول C۶۰ است که از کربن ساخته شده است و ظاهری مشابه یک توپ فوتبال توخالی دارد.

نمونه‌ای که در تصویر مشاهده می‌کنید در فشار ۳۰ گیگاپاسکال و در دمای هزار و ۵۹۸ درجه فارنهایت (۸۹۰ درجه سانتی گراد) تشکیل شده است. اگرچه ساخت آن در دما‌های بالاتر و پایین‌تر نیز امکان پذیر است.

سختی به دست آمده حدود ۱۰۱ گیگاپاسکال بود که از سخت‌ترین شیشه‌های شناخته شده کنونی سخت‌تر است و پس از کربن AM-III در رتبه دوم قرار می‌گیرد. «یینگوی فی» (Yingwei Fei) از مؤسسه علوم کارنگی در واشنگتن و نویسنده این مقاله می‌گوید: ساخت شیشه‌ای با این ویژگی‌های منحصربه فرد راه را برای کاربرد‌های جدید باز می‌کند. دمای نسبتا پایینی که ما برای ساخت این شیشه استفاده کردیم امکان تولید انبوه آن را فراهم می‌کند. کربن قادر است شکل‌های پایدار گوناگونی به خود بگیرد و این موضوع وابسته به ساختار مولکولی آن است.

برخی از این ساختار‌ها مانند گرافیت و الماس نظم بالایی دارند و برخی دیگر مانند شیشه‌های معمولی ساختار نامنظم و نامشخصی دارند. سختی هر یک از این اشکال وابسته به پیوند‌های درونی آن هاست. برای مثال پیوند‌های گرافیت دو بعدی است و اتم‌های کربن، شش ضلعی‌های پیوسته‌ای شبیه به یک لانه زنبور تشکیل می‌دهند که در یک سطح گسترده شده اند. در مقابل الماس دارای پیوند‌های سه بعدی است که باعث سختی یکنواخت‌تر آن می‌شود.

الماس دارای یک ساختار شبکه‌ای است. دکتر فی توضیح می‌دهد: سنتز ماده‌ای کربنی با پیوند‌های سه بعدی از ساختاری نامنظم هدف دیرینه ما بوده است. برای چنین کاری باید ماده اولیه مناسب را پیدا کنید. از آنجا که نقطه ذوب الماس بسیار بالاست نمی‌توان از آن برای ساخت شیشه الماسی استفاده کرد، بنابراین محققان از «فولرن باکمینستر» (buckminsterfullerene) استفاده کردند که نوعی کربن متشکل از ۶۰ اتم بوده که ساختاری توپ مانند و تو خالی تشکیل داده اند و به آن توپ باکی نیز گفته می‌شود.

کاشفان این ساختار کربنی در سال ۱۹۹۶ به دریافت جایزه نوبل شیمی موفق شدند. محققان برای ساخت شیشه کربنی مشابه الماس، توپ‌های باکی را تحت فشار قرار دادند. این فرایند باعث تخریب مولکول‌های توپی شکل با حفظ ساختار الماسی شد، اگرچه شیشه‌های به دست آمده بسیار کوچک و حدود یک میلی متر بودند، اما اندازه آن‌ها برای نشان دادن مشخصه‌های مورد نظر کافی بود. به گفته محققان این یافته‌ها ممکن است کاربرد‌های جدیدی برای جامدات بی نظم به وجود آورد.